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新疆东部煤中水溶态元素组合模式研究

煤炭科学技术 2024年第1期52卷 366-379页

作者：白向飞丁华何金张昀朋袁东营煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

新疆高碱煤中水溶态钠、氯、硫酸根离子等含量较高,严重影响了新疆煤的清洁高效利用,高碱煤中水溶态元素的组合模式及其对煤质的影响已成为科学认识和评价新疆煤需要解决的一个基本问题。研究采集了新疆东部地区大井、西黑山、三塘湖、... 详细信息

新疆高碱煤中水溶态钠、氯、硫酸根离子等含量较高,严重影响了新疆煤的清洁高效利用,高碱煤中水溶态元素的组合模式及其对煤质的影响已成为科学认识和评价新疆煤需要解决的一个基本问题。研究采集了新疆东部地区大井、西黑山、三塘湖、淖毛湖和沙尔湖等矿区的煤层煤样和商品煤样,以及不同矿区地表土壤、煤层上覆岩层、煤层顶板和夹矸样品,包括部分矿区地表盐岩样品,利用溶滤试验,测定了各相关样品中水溶态离子的含量;综合各矿井煤灰成分分析、水溶态离子占比、水溶态离子比值参数与Piper三线图等方法,分析了不同矿区煤中水溶态元素的组合特征差异;通过比较煤层、含煤地层中其他岩层及地表土壤中各种水溶态离子含量的变化,初步探讨了煤中水溶态元素的可能成因及其影响因素。结果表明:新疆东部不同矿区煤中水溶态元素含量和组合模式都存在比较显著的差异,其含量差异可以达3倍左右,组合模式方面,既有Cl-Na型和Cl·HCO_(3)-Na型,也有SO_(4)-Na·Ca型和SO_(4)·HCO_(3)-Na型等其他类型组合分布。各种水溶态离子比值参数显示,煤中水溶态离子之间发生过离子交换作用。新疆高碱煤的形成是一个目前仍在发展中的现代地质作用过程,地表盐岩和土壤中水溶态离子随地下水下渗逐步进入煤层而导致高碱煤形成的可能性极大,且过程比较复杂。受离子交换作用和沉淀作用等因素影响,煤中碱金属、碱土金属和氯、硫等元素的相互结合形态、赋存状态变得更加复杂,但水溶态仍是主要形式。

关键词：新疆东部矿区新疆高碱煤碱金属水溶态元素

基于虚拟电厂区间主从博弈的车网互动优化调度

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系统仿真学报 2024年第7期36卷 1559-1572页

作者：刘卫亮闫倩文张启亮刘帅刘长良康佳垚王昕华北电力大学自动化系河北保定071003 保定市综合能源系统状态检测与优化调控重点实验室河北保定071003 国家能源集团新能源技术研究院有限公司北京102209

为更好地挖掘电动汽车调节潜力,解决车网互动各主体的利益冲突,并克服分布式电源出力与负荷不确定性的影响,提出了基于虚拟电厂区间主从博弈的车网互动双层优化调度模型,将虚拟电厂聚合商作为上层,电动汽车用户作为下层。上层模型采用... 详细信息

为更好地挖掘电动汽车调节潜力,解决车网互动各主体的利益冲突,并克服分布式电源出力与负荷不确定性的影响,提出了基于虚拟电厂区间主从博弈的车网互动双层优化调度模型,将虚拟电厂聚合商作为上层,电动汽车用户作为下层。上层模型采用区间数描述源、荷的不确定性,以虚拟电厂聚合商的运营成本最低为优化目标,负责更新电价信息并传输至下层模型;下层模型以电动汽车用户满意度最大和成本最小为优化目标,负责求解用户充放电行为并返回至上层模型。采用融合区间可能度的改进粒子群算法,求解主从博弈最优调度结果。算例仿真表明:所提模型能够在削峰填谷的同时,统筹考虑聚合商与电动汽车用户的双边利益,并具有较好的鲁棒性。

关键词：电动汽车车网互动虚拟电厂优化调度主从博弈区间数

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电池储能系统状态估计综述

中南大学学报（自然科学版） 2024年第6期55卷 2320-2333页

作者：孙玉树龚一莼董亮王晓晨闫月君唐西胜党艳阳中国科学院电工研究所北京100190 特变电工股份有限公司新疆昌吉831100 国网能源研究院有限公司北京102209 东方绿色能源(河北)有限公司沧州分公司河北沧州061000 中国矿产资源集团有限公司河北雄安071708 阿里巴巴集团北京100015

为了提高多场景应用的技术经济性,本文对电池储能系统状态估计进行了综述。首先,分析了电池性能衰减的机理,介绍了目前常用的物理建模和数据建模方法,进而对荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)进行了定义与... 详细信息

为了提高多场景应用的技术经济性,本文对电池储能系统状态估计进行了综述。首先,分析了电池性能衰减的机理,介绍了目前常用的物理建模和数据建模方法,进而对荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)进行了定义与关联性分析,并对电池及其系统的状态估计方法进行了汇总;其次,为了获取更多精确的电池运行数据,重点介绍了能够刻画电池内部演化机理的原位/非原位表征技术,进而分析了嵌入式电池管理系统(battery management system,BMS)实际应用的主流开发路线;第三,提出了基于联邦学习的电池储能系统状态估计方法,基于轻量化模型在本地进行电池储能系统SOC的估计以保证控制实时性,基于大数据驱动策略在云中心进行其SOH估计以保证容量可信度,由此实现云边的交互与协同;最后,对电池储能系统未来可能的发展方向和研究重点进行了预测。研究结果表明:活性锂损失是锂离子电池容量衰退的主要原因,高温、低温、过充放等滥用也会加速电池性能衰减;数据驱动在电池系统级建模与状态评估方面具有较大优势;利用原位/非原位表征技术可以获取更多的电池内部状态数据,基于FPGA的BMS轻量化建模更易实现,基于联邦学习的状态评估方法能够提高电池储能系统的智慧化运维水平。

关键词：电池储能系统性能衰减机理状态估计原位/非原位表征技术轻量化BMS 联邦学习

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新型绿色数智客站运行原理及均衡优化算法

铁道工程学报 2024年第7期41卷 87-92页

作者：史天运沈海燕鲁玉龙杨国元李君李超杨玲玲端嘉盈姚剑中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 北京经纬信息技术有限公司北京100081

研究目的:铁路客站是高密集大型公共场所及能源消耗大户,为践行国家“双碳”战略,以客站为着力点是铁路绿色转型重要突破口。目前客站重“节能”,轻“洁能”,弱“赋能”,“数智化、绿色化、低碳化”三化发展各自为营,制约了客站绿色转... 详细信息

研究目的:铁路客站是高密集大型公共场所及能源消耗大户,为践行国家“双碳”战略,以客站为着力点是铁路绿色转型重要突破口。目前客站重“节能”,轻“洁能”,弱“赋能”,“数智化、绿色化、低碳化”三化发展各自为营,制约了客站绿色转型步伐。本文研究提出“新型绿色数智客站”新理论、新方法,填补行业空白,为突破“三化、三能”从“泾渭分明”向“融合共生”演进,推动客站绿色高质量发展,提供指导借鉴及示范作用。研究结论:(1)“三化、三能”协同的特征模型及转型路径,为强化数智赋能技术供给提供了新思路;(2)“三化协同、数智赋能、绿色牵引、低碳驱动”运行原理及“三要素”协同理论,为绿色客站转型提供了新方法;(3)首次提出的BMCEO综合均衡优化控制算法,经验证,其比传统单要素优化效能提升20%~40%,为解决多目标约束及动态不确定复杂影响要素下客站均衡高效运行难题提供了技术手段。

关键词：新型绿色智能客站均衡优化算法能源结构绿色转型节能减排提质增效数字客站复杂影响要素

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致密油多场重构驱渗结合提高采收率技术

石油勘探与开发 2024年第1期51卷 137-146页

作者：雷征东王正茂慕立俊彭缓缓李鑫白晓虎陶珍李洪畅彭颖锋中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油油气和新能源分公司北京100007 中国石油长庆油田公司西安710018 中国能源建设股份有限公司北京100022

建立渗流-地质力学耦合的嵌入式裂缝流动模型,进行致密油多场耦合模拟,揭示致密油长期注水后压力场、渗流场和应力场的变化规律,在此基础上提出了致密油多场重构驱渗结合提高采收率技术。研究表明:致密油长期注水开发后,压力扩散范围小... 详细信息

建立渗流-地质力学耦合的嵌入式裂缝流动模型,进行致密油多场耦合模拟,揭示致密油长期注水后压力场、渗流场和应力场的变化规律,在此基础上提出了致密油多场重构驱渗结合提高采收率技术。研究表明:致密油长期注水开发后,压力扩散范围小,难以建立有效驱替系统,地应力的变化幅度呈现差异性,水平最小主应力变化幅度大于水平最大主应力,注水井地应力变化幅度大于生产井,注水井周围地应力转向幅度较大。多场重构驱渗结合提高采收率技术通过注水井转采和大规模压裂技术,重构人工体积缝网系统;通过压前补能、压中增能、焖井蓄能、驱渗结合的全生命周期能量补充方法,有效解决了大规模压裂后注入介质易窜流、能量难补充的问题;通过多井联动强化渗吸效应,重构复杂缝网下驱替与渗吸结合体系,由避缝向利用裂缝转变,提高微观波及效率和驱油效率。鄂尔多斯盆地华庆油田元284区块现场应用实践表明,该技术提高采收率12个百分点,可实现致密油规模效益开发。

关键词：致密油复杂缝网压裂增能多场重构驱渗结合提高采收率

Mg/Ti-Cr-V复合储氢材料批量制备与服役条件下热导率研究

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稀有金属 2024年第9期48卷 1235-1244页

作者：张力宇李志念叶建华王树茂蒋利军中国有研科技集团有限公司国家有色金属新能源材料与制品工程技术研究中心北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

掌握储氢材料床在服役条件下的热导率性能是准确计算预测固态储氢装置吸/放氢动态响应特性的基础。采用原位氢化反应球磨法实现了Mg-3%Ti_(0.16)Cr_(0.24)V_(0.6)(质量分数)复合储氢材料200 g级的批量制备,采用Sievert's体积法测定了复... 详细信息

掌握储氢材料床在服役条件下的热导率性能是准确计算预测固态储氢装置吸/放氢动态响应特性的基础。采用原位氢化反应球磨法实现了Mg-3%Ti_(0.16)Cr_(0.24)V_(0.6)(质量分数)复合储氢材料200 g级的批量制备,采用Sievert's体积法测定了复合材料的吸/放氢动力学性能,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和激光粒度法对复合材料物相组成、显微形貌和颗粒粒度分布进行表征。将氢化态的Mg-3%Ti_(0.16)Cr_(0.24)V_(0.6)复合储氢材料(MH)与一定比例的膨胀石墨(EG)混合,采用单轴模压制备Φ40 mm的MH/10%EG储氢模块,利用瞬态平面热源法测定储氢模块在不同气氛、氢压、温度和氢含量下的热导率。结果表明随着球磨时间的增加,Mg-3%Ti_(0.16)Cr_(0.24)V_(0.6)复合材料的吸/放氢动力学和容量明显提高,颗粒不断细化,并且在球磨40 h后基本氢化完全,最终产物的物相组成主要为β-Mg H_(2),γ-Mg H_(2)和Ti_(0.16)Cr_(0.24)V_(0.6)Hy(y=0.3~1.2),通过固化球磨工艺可以保证产物的批次稳定性,其在300℃对0.1 MPa的放氢量在6.8%~6.95%之间。在压实后的储氢模块中EG沿垂直于压制方向呈层状排列并形成导热通路,在室温和0.1 MPa氢压下热导率可达6.66 W·m^(-1)·K^(-1)。Mg-3%Ti_(0.16)Cr_(0.24)V_(0.6)/10%EG(MH/EG)储氢模块在氢气气氛中具有较高的热导率,且热导率随压力的提高呈对数增大的趋势,随温度的升高呈线性减小趋势。MH/EG储氢模块在放氢时,热导率呈先轻微增加,当放氢量在3%左右时后显著增大至基本稳定的值。给出了MH/EG储氢模块热导率与温度、氢压和氢含量等服役条件关系的经验公式,并探讨了相应的机制。

关键词：镁基储氢材料热导率瞬态平面热源法服役条件

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陕西煤矿冲击地压发生规律与分类防治

煤炭科学技术 2024年第1期52卷 95-105页

作者：潘俊锋刘少虹马文涛夏永学王书文冯美华中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤矿灾害防控全国重点实验室(冲击地压防控分实验室) 北京100013 国家能源集团国源电力(神东电力)公司北京100033 中国中煤能源集团有限公司北京100120

随着煤炭资源开采区域不断向西部以及深部转移,西部地区冲击地压矿井数量呈井喷式增长。陕西省作为煤炭大省,煤炭开发供应规模稳居全国前列,但冲击地压灾害尤为突出,为了有效遏制本地区煤矿冲击地压频繁发生势头,并为类似条件矿区冲击... 详细信息

随着煤炭资源开采区域不断向西部以及深部转移,西部地区冲击地压矿井数量呈井喷式增长。陕西省作为煤炭大省,煤炭开发供应规模稳居全国前列,但冲击地压灾害尤为突出,为了有效遏制本地区煤矿冲击地压频繁发生势头,并为类似条件矿区冲击地压防治提供借鉴,通过分析陕西煤矿10年来的24座矿井、85起冲击地压案例,基本厘清了冲击地压发生规律,并开展了基于主控因素的分类防治研究。研究结果表明:陕西省煤矿冲击地压具有灾害矿井集中、灾害程度严重、多灾害叠加影响显著、防治难度大等特点;冲击地压监测技术、防治技术与地方法规建设历程几乎同步,达到了起步晚,起点高,示范效应强的结果;基于冲击地压主控因素,将陕西省冲击地压划分为3大类,分别为:坚硬顶板主导型、地质构造主导型和宽煤柱主导型,并针对主控因素提出弱化坚硬顶板、转移煤柱高集中应力、释放构造应力的防治方法。通过10年来的工程实践,不断优化矿井开采设计,探索煤层厚硬顶板千米顺层钻孔区域压裂新技术,加大防冲卸压技术的落实,冲击地压显现逐年减少,成果显著。

关键词：冲击地压陕西煤矿冲击地压监测冲击地压防治主控因素分类防治

固体氧化物燃料电池氧化锆基电解质薄膜制备技术研究进展

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1722-1738页

作者：徐而翔李晓艳陈宋璇杜国山付云枫清华大学材料学院北京100084 中国恩菲工程技术有限公司北京100038

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高能量转化效率、环境友好性等特征,是全球能源环境问题的重要解决方案。电解质作为SOFC的关键组件,决定了电池的工作温度与输出性能。首先,以典型的氧化锆基电解质材料为例,介绍了其导电机理和导电性能的... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高能量转化效率、环境友好性等特征,是全球能源环境问题的重要解决方案。电解质作为SOFC的关键组件,决定了电池的工作温度与输出性能。首先,以典型的氧化锆基电解质材料为例,介绍了其导电机理和导电性能的影响因素。为促进SOFC的商业化,电解质材料需在较低的工作温度下有较低的欧姆阻抗,电解质薄膜化是降低电池工作温度的有效方法。而后,从固相粉体成型、液相成型、气相成型3个方面综述了氧化锆基电解质薄膜的常见制备方法,并分析各种方法的优劣势。最后,对电解质薄膜的制备方法做简要展望。

关键词：固体氧化物燃料电池电解质氧化锆薄膜

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碱性水电解槽关键材料研究进展

硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1841-1860页

作者：刁书楷赵雄郁章涛陈明轩刘影李森林杨天让刘建国华北电力大学能源电力创新研究院新型储能技术北京实验室北京102206 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京101100 三峡科技有限责任公司北京101100

绿氢需求的快速增长对制氢电解槽提出了低成本、高电密以及适应低/变负载运行和快速/频繁启停的要求。碱性水电解制氢是当前低成本电解制氢的首选方法,但其电流密度低且设备庞大,难以适应可再生能源的电力波动性。碱性水电解的进一步发... 详细信息

绿氢需求的快速增长对制氢电解槽提出了低成本、高电密以及适应低/变负载运行和快速/频繁启停的要求。碱性水电解制氢是当前低成本电解制氢的首选方法,但其电流密度低且设备庞大,难以适应可再生能源的电力波动性。碱性水电解的进一步发展面临着关键材料性能提升、电解槽优化设计和运行调控等方面的技术挑战。本文在介绍碱性水电解基本原理的基础上,梳理了限制碱性电解槽电流密度和负载运行范围的关键材料的研究进展。针对电解槽运行控制,阐述了反向电流对电极材料的影响与缓解策略,最后展望了碱性水电解制氢技术发展前景与挑战。

关键词：碱性水电解制氢电极复合隔膜